当流体介质为低沸点液体时,液体易气化形成饱和蒸汽压。如果阀体内腔留存了低沸点液体, 在环境温度大于沸点时,阀体内腔会因受到大于阀体材料屈服应力而膨胀过度,乃至失效。 如用于某流体供应系统的球阀在管道两端无介质情使球体产生变形。经 计算,,,计算结 果与实际变形位置相吻合。变形集中位置在球体内腔阀杆连接处正下方,与实际变形位置相 符,只是变形量与实际相比较保守。
进行疲劳寿命分析主要方法有名义应力法、局部应力应变法和应力应变场强度法等。名义应 力法是以材料或零件的S-N曲线(应力一寿命曲线(。一N曲线)和应变一寿命曲线。 -N曲线)的总称)为基础,对照结构疲劳危险部位的应力集中系数和名义应力,结合疲劳 损伤累积理论,校核疲劳强度或计算疲劳寿命。由于Workbench中提供了相关材料的S- N曲线,并且通过静力学计算已经获得应力及危险部位,故采用名义应力法进行阀门疲劳寿 命分析。
根据疲劳累积损伤理论中的Miner法则,阀门的疲劳破坏是由于阀腔饱和汽压升高后不断施 加的循环载荷作用而产生损伤并不断积累造成的。阀门疲劳损伤累积达到破坏时吸收的净功 W与疲劳载荷的历史无关,并且阀门的疲劳损伤程度与其应力循环次数成正比。假设阀门 6/11
在某级应力下达到破坏时的应力循环次数为N1,经ni次应力循环,其疲劳损伤吸收的净功 为W1,由Miner理论有尽管疲劳与循环或重复载荷有关,但使用的结果却基于线性静力分 析,而不是谐分析。且在模型中也可能存在非线性,但本文只考虑线性行为方面。
(1)(图8)。在1MPa 压力下,,大于设计值5000次,说明阀门球体部分设计是 合理的,开云体育 开云平台流体系统在1MPa压力作用下是安全的。,球体最低使用次数 ,低于设计值5000次,开云体育 开云平台。从 不同负载下的2次计算结果可以看出,球体底部(将球体联杆孔规定为顶部)的内表面部 分使用次数最低,容易发生疲劳破坏。从球体实际使用的照片分析,球体底部内表面处已经 发生疲劳破坏,说明计算结果与实际状态一致。
在给定阀门设计使用寿命为5000次的基础上, 及损伤系数(图9,图10)。图9中,在1MPa时,,大于1, ,小于1。说明阀门在流体为1MPa压力使用条件下,开云体育 开云平台安全系数和 损伤系数均在合理X围之内,球体是安全的。图10中,,阀门球体的安全 ,小于1,,大于1。 的超压下工作是不安全的。
(2)在1MPa压力下,左阀体最低寿命为6095次,大于设计寿命5000次。说明阀体设 计合理,流体系统在1MPa压力作用下是安全的。,左阀体最低寿命为 ,小于设计寿命5000次。(图11)。
在给定阀门设计使用寿命为5000次的基础上, 全系数及损伤系数(图12,图13)。图12中,, 大于1。,小于1。说明阀门在寿命期限内时,流体系统在1MPa 压力使用条件下,安全系数和损伤系数均在合理X围之内,阀门左阀体是安全的。图13中, 4.开云 开云体育平台开云 开云体育平台